软弱地质中土压平衡盾构掘进期地表沉降规律研究

发布时间：2017-09-24 01:20

  本文关键词：软弱地质中土压平衡盾构掘进期地表沉降规律研究

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【摘要】：盾构法施工目前已经成为城市隧道建设的主要手段,其中土压平衡盾构(EPB)在软弱地质条件下较为常用。土压平衡盾构掘进期产生的地表沉降会对周边建筑物、构筑物及地下管线正常使用产生影响甚至危及人身安全,在软弱的地质条件下表现得更为突出。所以,研究盾构掘进期间的地表沉降规律,从而更好的减少盾构施工地表沉降,是地铁施工过程一个重要的研究方向。本文归纳总结了目前土压平衡盾构施工引起地表沉降的研究现状和成果,阐述了软弱地质中常用施工方法——土压平衡盾构的工作原理、适用范围、引起地表沉降的发展过程和土体变形机理等。结合佛山轨道交通2号线湾登区间项目,根据Peck公式拟合横向地表沉降曲线,确定该区间盾构施工横向地表沉降曲线宽度系数k的合理取值范围为0.4～0.6,以及千斤顶推力、覆土厚度、注浆对盾构施工的影响。根据该预测结果指导监控测点布置。采用有限元数值模拟的方法模拟盾构开挖过程,对盾构掘进期的地表沉降规律进行分析,并与监测数据和Peck理论计算数据进行对比,重点分析了盾构进洞30米内测点纵向地表沉降随时间变化规律、隧道中心线横断面沉降变化规律、盾构参数对地表沉降的影响等。结果表明：横向地表沉降符合Peck沉降曲线,纵断面最大隆起发生在距开挖面前方5环左右的位置,最后在距开挖面10环左右沉降趋于稳定,但沉降模拟数值均比实测数值偏大。根据分析结果,提出在软弱地质中,采用控制千斤顶推力、及时注浆等措施来减少或控制盾构施工过程中地表沉降。监测主、次要区域区别对待,采用加强特殊地段加密监测点布置和监控频率来进行适时观测。
【关键词】：盾构 土压平衡 地表沉降 数值模拟
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U455.43
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展11-17
• 1.2.1 盾构施工对地表沉降的影响因素13-15
• 1.2.2 盾构施工对地表沉降的预测模型15-17
• 1.3 本文的主要研究内容17-19
• 第二章 土压平衡盾构施工引起的地层变形理论分析19-31
• 2.1 土压平衡盾构简介19-23
• 2.1.1 土压平衡盾构机的原理19-21
• 2.1.2 土压平衡盾构机的特点和适用范围21-23
• 2.2 软土的特点和变形特征23
• 2.3 地表沉降理论分析23-30
• 2.3.1 横向地表变形——地层变形空间效应24-27
• 2.3.2 纵向地表变形——地层变形的时间效应27-29
• 2.3.3 盾构施工引起地层损失的原因29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 软弱地质盾构掘进期地表沉降理论分析31-45
• 3.1 工程概况31-33
• 3.2 盾构方案的选择33-35
• 3.3 现场监测点布置35-37
• 3.3.1 地表沉降横断面监测35-36
• 3.3.2 地表沉降纵断面监测36-37
• 3.4 基于Peck公式的地表沉降预测37-39
• 3.5 基于同济曙光对盾构施工过程管片变形的分析39-44
• 3.5.1 计算假定39
• 3.5.2 模型参数39-42
• 3.5.3 计算结果分析42-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第四章 盾构掘进期地表沉降规律数据分析45-52
• 4.1 盾构始发风险分析和地层加固45-46
• 4.2 地表沉降实测数据分析46-48
• 4.3 横断面地表沉降槽宽度系数计算48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 盾构施工三维有限元模型模拟分析52-65
• 5.1 有限元软件介绍52-53
• 5.2 模型建立53-54
• 5.3 计算参数54-56
• 5.4 盾构隧道地表沉降模拟结果与实测对比56-60
• 5.5 影响地表沉降量因素分析60-62
• 5.5.1 千斤顶推力的影响60-61
• 5.5.2 覆土厚度的影响61
• 5.5.3 注浆体的影响61-62
• 5.6 地表沉降的控制与评价62-63
• 5.6.1 优化掘进参数62
• 5.6.2 优化施工监测62-63
• 5.7 本章小结63-65
• 第六章 结论与展望65-67
• 6.1 结论65
• 6.2 展望65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71

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本文编号：908545